数据的存储

 一.数据类型的介绍

数据类型分为基本类型、结构类型、指针类型、空类型。

基本类型有：字符类型、整形、浮点型、枚举；

结构类型有：数组类型、结构体类型、共同体类型；

指针类型（*p）；

空类型（void）；

1.基本类型的详解

1.1 整形、字符型

用sizeof可以计算存储大小

1.2 浮点型

这里的精度是指包括整数部分+小数部分的全部数字总数。小数部分所占的位(bit)越多，数的精度就越高；指数部分所占的位数越多，则能表示的数值范围就越大。

由于a为单精度类型，有效数字长度为7位，因此a的小数点后4位并不是原先的数据而由于b为双精度类型，有效数字为16位，因此b的显示结果就是实际b的数值。

1.3 Void类型——空类型

通常应用于函数的返回类型、函数的参数、指针类型。

1.4 构造类型-自定义类型

1.5指针类型

2.整形在内存中的存储

2.1 原码、反码、补码

负整数的三种表示方法各不相同。符号位都是用0表示“正”，用1表示“负”

原码：直接将二进制按照正负数的形式翻译成二进制就可以。

反码：将原码的符号位不变，其他位依次按位取反就可以得到了。

补码：反码+1就得到补码。

正数的原、反、补码都相同。

对于整形来说：数据存放内存中其实存放的是补码。

2.2 大小端

大端（存储）模式，是指数据的低位保存在内存的高地址中，而数据的高位，保存在内存的低地址 中；

小端（存储）模式，是指数据的低位保存在内存的低地址中，而数据的高位,，保存在内存的高地 址中

局部变量是放在栈区上的

栈区的使用习惯：先使用高地址再使用低地址

数组随着下标的增长，地址是由低到高变化的

2.3 关于内存存储的例子

2.3.1

#include <stdio.h>
int main()
{
    char a= -1;
    signed char b=-1;
    unsigned char c=-1;
    printf("a=%d,b=%d,c=%d",a,b,c);
    return 0;
}

打印的结果为

分析：a的原码：100000000000000000000000000001；反码：11111111111111111111111111111110；补码：11111111111111111111111111111111 

由于char类型只能存8个比特位，所以a存在char类型的内存中存的是11111111

而它要以%d的形式打印，所以要进行整形提升，char是有符号数，所以整形提升的时候高位补符号位，所以数据变成11111111111111111111111111111111——补码。打印出来需要变回原码，也就是100000000000000000000000000001，所以是-1.同理b也是。

由于c是无符号类型，所以整形提升的时候高位补0，得到00000000000000000000000011111111

打印的时候符号位为0正数，所以原码反码补码一样，所以是255.

2.3.2

int main()
{
    char a = -128;
    //100000000000000000000000010000000
    //111111111111111111111111101111111
    //111111111111111111111111110000000
    //10000000   a
    //提升 111111111111111111111111110000000
    printf("%u\n", a);//
    return 0;
}

打印的结果为

分析：-128的原码：10000000000000000000000010000000 ；反码：11111111111111111111111101111111；补码：11111111111111111111111110000000

a在char中存的是10000000，以%u的形式打印要整形提升（%u 是指按unsigned int格式输入或输出数据），补符号位得11111111111111111111111110000000——4294967168.

2.3.3

int main()
{
	int i = -20;
	//10000000000000000000000000010100
	//11111111111111111111111111101011
	//11111111111111111111111111101100
	unsigned  int  j = 10;
	//00000000000000000000000000001010
	//11111111111111111111111111101100
	//11111111111111111111111111110110->补码
	printf("%d\n", i + j);
	return 0;
}

打印的结果为

分析：-20的原码：10000000000000000000000000010100；反码：11111111111111111111111111101011；补码：11111111111111111111111111101100

10的原码补码反码：00000000000000000000000000001010

11111111111111111111111111101100+00000000000000000000000000001010=

11111111111111111111111111110110

11111111111111111111111111110110->补码
11111111111111111111111111110101->反码
10000000000000000000000000001010->原码，-10

3.1 浮点型在内存中的存储

根据国际标准IEEE（电气和电子工程协会） 754，任意一个二进制浮点数V可以表示成下面的形式：

(-1)^S * M * 2^E

(-1)^s表示符号位，当s=0，V为正数；当s=1，V为负数。

M表示有效数字，大于等于1，小于2。

2^E表示指数位。

举例来说： 十进制的5.0，写成二进制是 101.0 ，相当于 1.01×2^2 。 那么，按照上面V的格式，可以得出s=0，M=1.01，E=2。 十进制的-5.0，写成二进制是 -101.0 ，相当于 -1.01×2^2 。那么，s=1，M=1.01，E=2。

IEEE 754规定： 对于32位的浮点数，最高的1位是符号位s，接着的8位是指数E，剩下的23位为有效数字M。

对于64位的浮点数，最高的1位是符号位S，接着的11位是指数E，剩下的52位为有效数字M。

IEEE 754对有效数字M和指数E，还有一些特别规定。

前面说过， 1≤M<2 ，也就是说，M可以写成 1.xxxxxx 的形式，其中xxxxxx表示小数部分。 IEEE 754规定，在计算机内部保存M时，默认这个数的第一位总是1，因此可以被舍去，只保存后面的 xxxxxx部分。比如保存1.01的时 候，只保存01，等到读取的时候，再把第一位的1加上去。这样做的目的，是节省1位有效数字。以32位 浮点数为例，留给M只有23位， 将第一位的1舍去以后，等于可以保存24位有效数字。

至于指数E，情况就比较复杂。
首先，E为一个无符号整数（unsigned int） 这意味着，如果E为8位，它的取值范围为0~255；如果E为11位，它的取值范围为0~2047。但是，我们知道，科学计数法中的E是可以出现负数的，所以IEEE754规定，存入内存时E的真实值必须再加上一个中间数，对于8位的E，这个中间数127；对于11位的E，这个中间数是1023。比如，2^10的E是10，所以保存成32位浮点数时，必须保存成10+127=137，即 10001001。 然后，指数E从内存中取出还可以再分成三种情况：

E不全为0或不全为1

这时，浮点数就采用下面的规则表示，即指数E的计算值减去127（或1023），得到真实值，再将 有效数字M前加上第一位的1。

比如： 0.5（1/2）的二进制形式为0.1，由于规定正数部分必须为1，即将小数点右移1位，则为 1.0*2^(-1)，其阶码为-1+127=126，表示为 01111110，而尾数1.0去掉整数部分为0，补齐0到23位00000000000000000000000，则其二进 制表示形式为:

E全为0

这时，浮点数的指数E等于1-127（或者1-1023）即为真实值， 有效数字M不再加上第一位的1，而是还原为0.xxxxxx的小数。这样做是为了表示±0，以及接近于 0的很小的数字。

E全为1

这时，如果有效数字M全为0，表示±无穷大（正负取决于符号位s）；

本章结束啦